基于虚拟仿真平台的《电路分析》课程建设规划

张涛

1.本课题的目前情况和最新发展趋势：

（1）高职《电路分析》课程基本情况分析

《电路分析》课程是电气信息类专业的基础课程，其主要任务是讨论线性，非时变，集中参数电路的基本理论和分析方法，掌握电路的基本概念，基本原理，提高分析能力，是后续课程的基础。

尽管高职教育进行了各种层面与各种形式的改革，但《电路分析》课程作为整个电气信息类专业的基础课程，其讲授内容与讲授方式基本没有发生太大的改变。与此同时，近年来随着各类各级高校招生规模的扩大以及高考生源的连年下降，使得当前很多高职院校的入取分数线直线下滑，以至于高考两百分的学生也能够有机会参与到高等教育之中。一方面体现了我国当前高等教育的普及化程度逐年提高，能够对整体国民受教育程度进行提升;另一方面也出现了一些比较严峻的问题，特别是理工科相关专业的教师在授课过程中会发现，对于高中知识没有掌握的学生来说，一下进入到《电路分析》这一类的课程之中，学生会出现很大的厌学情绪，特别是对于高中阶段读文科的同学来说，更是一个巨大的挑战。

在这样的情况之下，如何能够在不减少教学内容、不降低教学要求的基础上让学生对所学内容能够产生较大的兴趣，从而完成整个教学计划与内容成为广大高职教育工作者所迫切需要解决的一个问题。

（2）虚拟仿真仿真技术在《电路分析》课程中的应用现状

在电路仿真中常用的软件有：Multisim、EWB、PSPice、Proteus等。这些工具软件都有较强的功能，很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件有第三方软件接口，各种软件各具优缺点。

·Multisim

MUltisim软件是适用于电路仿真与设计的EDA工具软件，该软件的计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好解决理论教学与实际动手实验相脱节的问题。

·EWB

Electronic Workbench简称EWB，专用于电子电路仿真的“虚拟电子实验平台”软件工具。该软件可以对各种电路进行仿真。EWB软件对电路的输入采用原理图输入方式;软件提供的虚拟仪器与实际仪器外形及其操作基本一致。

·Pspice

PSpice可以绘制非电气性质的图元，可以通过输人VHDL程序来代替绘制原理（Multisim只是可以在原理图中用VHDL器件），在原理图中可以添加网络标识，且网络标识可以直接代替节点编号用于仿真，原理图绘制完成后可以进行DRC（设计规则检查），可以产生元器件之间互连关系的报表，可以对设计的电路进行优化程序设计。

·Proteus

Proteus ISI是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路。

以上的几种软件都有课程讲授过程中有所应用，并将软件的使用融入到课程教材的内容之中，在《电路分析》课程的教学过程中起到了一定的作用，特别是在实训课程中解决了实训资源不充足的问题，为学生对本门课程的学习提供了良好的平台。

除此之外，北京邮电大学网络教育技术研究所开发研制的“虚拟实验教学系列（OWVlab）”中的“电路分析课程虚拟实验教学系统”针对各类大中专院校《电路基础》、《电工原理》实验课程配套开发的可在网上开展的虚拟实验课程，课程模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境。

（3）当前研究现状与本课题研究的目标的区别

首先，当前虚拟仿真技术与平台在《电路分析》课程中更多的是应用于虚拟实训与电路设计的相关课程模块当中。

其次，当前使用的仿真软件往往功能都比较强大，与之相对应的就是软件的学习过程较为复杂;学生要想掌握其中某一种软件的使用，都需要较长的时间进行学习，特别是对于大一新生，无论是计算机的操作能力还是应用软件的学习能力都有所欠缺。

另外，对于非计算机专业的同学来说特别是大一的新生，个人拥有计算机的比例还是比较低，仅仅依靠上课时间的练习与使用很难使学生较好的掌握软件的使用方法并完成一定学习任务。

为此，本课题将主要针对以上所提出的几方面的问题进行较为系统的研究与分析，并做出初步的设计与开发。

2.本课题研究的目的、意义：

针对当前高职教育中所遇到的各种现状与问题，对教学内容与教学方法进行适当的改革，从而更好的满足高职教育的要求，为后续课程奠定较为扎实的基础。

（1）在培养学生电路知识与计算能力的基础上，更加重视学生的动手能力与观察能力，将原来的分析电路与计算电路数据转化为搭建电路与观察电路数据，降低本课程对学生的高中物理与数学知识的要求。

（2）选择一种更加容易上手且跨平台使用的虚拟仿真平台，使得学生能够比较容易掌握软件的使用方法，而且不用局限于计算机平台，从而让学生能够在课上与课下都能进行学习与练习。

（3）为学生将来进行复杂电路的设计奠定一定的软件使用经验与EDA的基本设计方法。

通过本课题的研究与实施，使得当前学生的学习现状进行一定改善与提高，培养学生的学习兴趣、提高学生的学习能力，为相应后续课程的学习奠定较为扎实的基础，从而提升学生的专业知识与专业技能，提高学生的就业竞争力。

3.具体的研究内容和重点解决的关键问题：

（1）研究内容

·根据课题的研究需要与课程的建设需要，从众多的电路虚拟仿真软件中选取较为合适的一种软件平台，拟采用基于安卓平台的《仿真电路模拟器（Droid Tesla Pro）》软件。

·对原有课程教学内容进行重构，以所选定的虚拟仿真平台为载体，将尽量多的课程内容移植到该平台之上。

·对于该平台无法仿真的一些个别知识与内容，通过开发与应用一些较为简便易用仿真演示软件，从而达到提高教育效果的目的。

·开发与本课程相配套的一系列资源，包括相关的教案、教学计划、教学资源、网络资源等。

（2）重点解决的问题

·构建合理的课程体系，使虚拟仿真平台与课程体系相适应。

·开发配套的教学材料，使学生能够通过各种途径进行课堂学习与课后自学。

4.课题的特色和创新之处：

本课题从教学内容的确定，到教学手段的选取以及教学方法的使用都将进行一定程度的改革。

（1）从教学内容来说，在原有课程体系基础上针对高职学生的学习能力与基础知识的掌握情况，适当补充一些基础性的知识与内容;同时针对后续课程的需要，调整一些现有课程知识内容的体系与难易程度。

（2）从教学手段来说，将原来更多的关注学生对电路的分析与计算能力培养，过渡到对学生使用软件进行电路的搭建与观察的能力。

本课题拟采用的《仿真电路模拟器（Droid Tesla Pro）》虚拟仿真平台基于安卓系统，当前智能手机广泛普及，特别是对于年轻的大学生几乎做到了人手一部，通过使用本平台能够使学生充分利用自己的手机，在课上与课下都能够进行练习与使用，同时还避免了因为没有电脑而无法进行训练的问题。